Schmierstoff + Schmierung · 5. Jahrgang · 1/ 2024 8 FacHartiKEl FacHartiKEl Grundlegende Aspekte der Schmierung von Kompressoren Rüdiger Krethe Kompressoren werden dazu benutzt, um Gase zu verdichten . Die Begriffe Verdichter und Kompressor sind gleichwertig und gegeneinander austauschbar. Im Gegensatz dazu gibt es einen entscheidenden Unterschied zwischen Kompressoren und Pumpen: Pumpen fördern Flüssigkeiten, die anders als Gase nicht komprimierbar sind. In diesem Abschnitt werden ausschließlich Kompressoren und deren Schmierung behandelt. Nach dem Verdrängungsprinzip arbeitende Verdichter wie z. B. Kolben- oder Schraubenkompressoren saugen das Gas in einen geschlossenen Druckraum hinein, um diesen Raum anschließend mithilfe eines oder mehrerer sich bewegender Teile zu komprimieren. Am Ende dieses Vorganges wird das komprimierte Gas ausgestoßen. Turboverdichter hingegen arbeiten nach dem Strömungsprinzip. Das angesaugte Gas wird auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt und anschließend durch starkes Abbremsen verdichtet. Die Verdichtung erfolgt hier durch die Umsetzung der Bewegungsenergie. Abbildung 1 zeigt eine systematische Übersicht gebräuchlicher Verdichter-Typen. Die wichtigsten Typen sind in Tabelle 2 kurz beschrieben. Rüdiger Krethe Rüdiger Krethe ist Geschäftsführer der OilDoc GmbH, der Akademie für Weiterbildung rund um Schmierstoffanwendung, Ölanalysen und proaktive Instandhaltung. Nach seinem Studium des Maschinenbaus und der Tribotechnik war er im Produktmanagement für Industrieöle einer Mineralölgesellschaft tätig. Anschließend leitete er 15 Jahre das Diagnose-Team von OELCHECK. Seit mehr als 30 Jahren gibt Rüdiger Krethe als IHK-zertifizierter Trainer in Seminaren sein Know-how zu Tribologie, Schmierstoffen und Ölanalysen erfolgreich weiter. Außerdem ist er seit der ersten Ausgabe aktives Mitglied des Redaktionsteams der Schmierstoff+Schmierung. 9 Schmierstoff + Schmierung · 5. Jahrgang · 1/ 2024 Fachartikel-|-Grundlegende Aspekte der Schmierung von Kompressoren Anwendungsbereiche von Kompressoren Luftverdichter werden hauptsächlich zur Bereitstellung komprimierter Druckluft als Antriebsmittel pneumatischer Werkzeuge oder Systeme, aber auch zur Komprimierung von Atemluft verwendet. Kältemittelverdichter sind das Herzstück mechanischer Kältemaschinen bzw. -anlagen. Sie verflüssigen das im Kühlprozess zur Verdampfung gebrachte Kältemittel, um es dem thermodynamischen Kreisprozess wieder zur Verfügung zu stellen. Gasverdichter finden hauptsächlich in der chemischen Industrie zur Verdichtung, Förderung, Lagerung und zum Transport bestimmter Gase Anwendung. Aufgaben des Schmieröls in Verdichtern Zum besseren Verständnis der besonderen Schmieranforderungen einiger Verdichter-Typen ist es sinnvoll, die Aufgaben eines Verdichter-Schmieröles in zwei Gruppen einzuteilen: > Allgemeine Aufgaben > Verdichterspezifische Aufgaben Allgemeine Aufgaben sind jene, die praktisch von jedem Schmierstoff zu erfüllen sind, so auch von Schmierölen für Kompressoren: > Schmieren > Wärme abführen > Korrosionsschutz > Partikeltransport Die Bedeutung eines jeden einzelnen Punktes kann je nach Kompressor-Typ, Einsatzzweck und Arbeitsbedingungen sehr unterschiedlich sein. Verdichterspezifische Aufgaben sind jene, die sich aus dem Einsatzzweck, der Bauart und den konstruktiven Besonderheiten des Kompressors ergeben: > Abdichten > Verdichtungswärme abführen (Ölüberflutung bzw. Öleinspritzkühlung) > Kondenswasser abscheiden > Kompatibilität/ Mischbarkeit/ Nichtmischbarkeit mit dem Gas (je nach Anforderung) > Neutralisation von Schadstoffen Die verdichterspezifischen Aufgaben sind nur dann von Bedeutung, wenn das Schmieröl direkt im Kontakt mit dem zu verdichtenden Gas steht. Während beispielsweise Turboverdichter und Drehkolbengebläse in der Regel mit ölfreien Druckräumen arbeiten, können Kolben- und Schraubenverdichter mit Öleinspritzung oder als Trockenläufer ausgeführt sein. Kriterium Beispiele Arbeitsprinzip Verdrängungs-, Strömungsprinzip Grundbewegung Rotation, Translation Anzahl der Verdichtungsstufen Ein-, zwei-, mehrstufig Grad der Druckerhöhung Lüfter, Gebläse, Verdichter Verdichtungsenddruck Nieder-, Mittel-, Hochdruckverdichter Verdichtungskammer Trocken laufend oder ölgeschmiert Zu verdichtendes Medium Luft, Kältemittel, andere Gase Tab. 1: Einteilungskriterien für Kompressoren Abb. 1: Übersicht Verdichter-Typen Schmierstoff + Schmierung · 5. Jahrgang · 1/ 2024 10 Fachartikel | Grundlegende Aspekte der Schmierung von Kompressoren Schraubenverdichter mit Öleinspritzung weisen eine wesentlich höhere Effizienz auf, da das Öl nicht nur schmiert und kühlt, sondern auch die Abdichtung verbessert. In anderen Fällen wird die ölfreie Ausführung des Druckraumes gewählt, weil der Kontakt mit dem Gas nicht erwünscht oder aufgrund der Aggressivität des Gases sehr problematisch ist. Verdichter mit ölfreien Druckräumen Besteht kein Kontakt mit dem zu verdichtenden Gas (ölfreie Druckräume), so unterscheiden sich die Anforderungen nicht wesentlich von denen klassischer Schmieröle. Es werden in der Regel Wälz- oder Gleitlager und die Verzahnung des Antriebs geschmiert. Deshalb wird in Verdichtern mit ölfreien Druckräumen üblicherweise kein spezielles Verdichter- Schmieröl verwendet, sondern z. B. ein Getriebeöl, Turbinenöl, Umlaufschmieröl oder Motorenöl. Grundlegende Schmiereigenschaften Die fundamentale Bedeutung der Viskosität für die Schmierung ist in früheren Ausgaben dieser Zeitschrift bereits hinreichend gewürdigt worden. Die Viskositätsklasse, für Verdichter-Schmieröle in der Regel Typ, Bauform Beschreibung Kolbenverdichter Verdrängungsprinzip Druckraum oberhalb des Kolbens weitet (saugt) und verengt sich (verdichtet) durch die wechselnde Ab- und Aufwärtsbewegung des Kolbens Für höchste Drücke geeignet, sehr hohe Verdichtungsendtemperaturen Rotationsverdichter Verdrängungsprinzip Auch Vielzellen-Verdichter genannt Druckraum weitet (Saugbereich) und verengt sich (Druckbereich) durch exzentrische Lage des Rotors Je nach Drehrichtung des Rotors als Verdichter oder Vakuumpumpe einsetzbar Schraubenverdichter Verdrängungsprinzip Spezielles Schraubenprofil mit mehreren Druckräumen, deren Volumen sich in Längsrichtung verändert Drehkolbenverdichter Verdrängungsprinzip, einige Typen auch ohne innere Verdichtung zwei- oder dreiflügelige Drehkolben Oft als Gebläse für ölfreie Druckluft oder als Gasverdichter Spiralkolbenverdichter Verdrängungsprinzip bewegliche Spiralbahn rollt auf der festen Spiralbahn ab, dadurch Entstehung mehrerer nach innen wandernder, sich stetig verengender Kammernpaare hauptsächlich in Kleinkältemaschinen Turboverdichter Strömungsprinzip radiale und axiale Ausführung möglich Druckanstieg durch Beschleunigung des Gases mit anschließender starker Bremsung Große Gasvolumina bei geringen Verdichtungsenddrücken Typisch in chemischer Industrie Tab. 2: Typen/ Bauformen von Verdichtern kurz erläutert 11 Schmierstoff + Schmierung · 5. Jahrgang · 1/ 2024 Fachartikel-|-Grundlegende Aspekte der Schmierung von Kompressoren die ISO VG und je nach Temperatureinsatzbereich auch der Viskositätsindex, sind deshalb besonders wichtig. Zusätzlich sind ein guter Korrosionsschutz und für die Schmierung von Lagern und der Verzahnung ausreichende Verschleißschutz-Eigenschaften erforderlich. Verdichter mit ölgeschmierten Druckräumen In ölüberfluteten Verdichtern hat das Schmieröl direkten Kontakt zum zu verdichtenden Gas. Zusätzlich zu den allgemeinen Aufgaben sind teils sehr diffizile Anforderungen zu erfüllen. Hier kommen allermeist spezielle Verdichter-Schmieröle zum Einsatz. In Schrauben-Luftverdichtern ist beispielsweise die Öleinspritz-Kühlung die Regel, daher sind z. B. sehr hohe Anforderungen an die Oxidationsstabilität und die geringe Neigung zur Rückstandbildung von besonderer Bedeutung. In Kältemittelverdichtern ist der direkte Kontakt zwischen Schmieröl und Kältemittel Standard. Daher ist die Kompatibilität und Mischbarkeit des Öls mit dem Kältemittel bei allen Betriebstemperaturen besonders wichtig. In Gasverdichtern, bei denen das Schmieröl in Kontakt mit dem Gas tritt, sind Fragen der Verträglichkeit, der Neutralisation eingetragener Schadstoffe zu berücksichtigen. In beiden zuletzt genannten Anwendungsbereichen ist zusätzlich der Einfluss des Kältemittels bzw. des Gases auf die Viskosität des Schmieröles zu berücksichtigen. In einigen Fällen wird in Gasverdichtern bewusst ein Schmieröl ausgewählt, das nicht mit dem Gas mischbar ist (und deshalb kein Verdünnungseffekt beim Gaseintrag zu erwarten ist). Standardisierung und OEM-Freigaben Die Mindestanforderungen der Schmieröle für Luft- und Kältemittelverdichter sind in DIN- und ISO-Normen beschrieben. Insbesondere um die spezifischen Schmieranforderungen und die zugesicherten Wartungsintervalle zu garantieren, sind die Schmieröl- Freigaben der Verdichter-Hersteller von besonderer Bedeutung. Ausblick An dieser Stelle wurde ein Überblick zu den grundsätzlichen Aspekten der Schmierung von Kompressoren gegeben. In anderen Artikeln dieser und folgender Ausgaben wird die Schmierung von Luft-, Kältemittel- und Gasverdichtern näher behandelt. »« Eingangsabbildung: © patboon - stock.adobe.com BEA | SCHEURER | HESSELMANN Projektmanagement Der Klassiker endlich neu aufgelegt. uvk.de Anzeige